1、一 緒論1生物化學研究的對象和內容是什么？ 解答：生物化學主要研究:（1）生物機體的化學組成、生物分子的結構、性質及功能； （2）生物分子分解與合成及反應過程中的能量變化； （3）生物遺傳信息的儲存、傳遞和表達； （4）生物體新陳代謝的調節與控制。 2你已經學過的課程中哪些內容與生物化學有關。 提示：生物化學是生命科學的基礎學科，注意從不同的角度，去理解并運用生物化學的知識。 3說明生物分子的元素組成和分子組成有哪些相似的規侓。 解答：生物大分子在元素組成上有相似的規侓性。碳、氫、氧、氮、磷、硫等 6 種是 解答 蛋白質、核酸、糖和脂的主要組成元素。碳原子具有特殊的成鍵性質，即碳原子最外層的

2、4 個電子可使碳與自身形成共價單鍵、共價雙鍵和共價三鍵，碳還可與氮、氧和氫原子形成共 價鍵。碳與被鍵合原子形成 4 個共價鍵的性質,使得碳骨架可形成線性、分支以及環狀的多O 種多性的化合物。特殊的成鍵性質適應了生物大分子多樣性的需要。氮、氧、硫、磷元素構成了生物分子碳骨架上的氨基（NH2） 、羥基（OH） 、羰基（C） 、羧基（COOH） 、巰基（SH） 、磷酸基（PO4 ）等功能基團。這些功能基團因氮、硫和磷有著可變的氧化數及 氮和氧有著較強的電負性而與生命物質的許多關鍵作用密切相關。 生物大分子在結構上也有著共同的規律性。 生物大分子均由相同類型的構件通過一 定的共價鍵聚合成鏈狀，其主鏈骨

3、架呈現周期性重復。構成蛋白質的構件是 20 種基本氨基 酸。氨基酸之間通過肽鍵相連。肽鏈具有方向性（N 端C 端）,蛋白質主鏈骨架呈“肽單 位”重復；核酸的構件是核苷酸,核苷酸通過 3, 5-磷酸二酯鍵相連，核酸鏈也具有方 向性(5、3 ),核酸的主鏈骨架呈“磷酸-核糖（或脫氧核糖） ”重復；構成脂質的構件 是甘油、脂肪酸和膽堿，其非極性烴長鏈也是一種重復結構；構成多糖的構件是單糖，單糖 間通過糖苷鍵相連，淀粉、纖維素、糖原的糖鏈骨架均呈葡萄糖基的重復。二 蛋白質化學1用于測定蛋白質多肽鏈 N 端、C 端的常用方法有哪些？基本原理是什么？ 解答： （1） N-末端測定法：常采用 2, 4 二硝

4、基氟苯法、Edman 降解法、丹磺酰氯法。 2, 4 二硝基氟苯(DNFB 或 FDNB)法：多肽或蛋白質的游離末端氨基與 2, 4 二硝基氟苯 2, 4 DNFB） （ 反應 （Sanger 反應） 生成 DNP多肽或 DNP蛋白質。 ， 由于 DNFB 與氨基形成的鍵對酸水解遠比肽鍵穩定，因此 DNP多肽經酸水解后，只有 N末端氨基 酸為黃色 DNP氨基酸衍生物，其余的都是游離氨基酸。 丹磺酰氯(DNS)法：多肽或蛋白質的游離末端氨基與與丹磺酰氯（DNSCl）反應 生成 DNS多肽或 DNS蛋白質。 由于 DNS 與氨基形成的鍵對酸水解遠比肽鍵穩定， 因此 DNS多肽經酸水解后，只有 N末

5、端氨基酸為強烈的熒光物質 DNS氨基酸，其余的都 是游離氨基酸。 苯異硫氰酸脂（PITC 或 Edman 降解）法：多肽或蛋白質的游離末端氨基與異硫氰 酸苯酯（PITC）反應（Edman 反應） ，生成苯氨基硫甲酰多肽或蛋白質。在酸性有機溶劑中 加熱時， N末端的 PTC氨基酸發生環化， 生成苯乙內酰硫脲的衍生物并從肽鏈上掉下來， 除去 N末端氨基酸后剩下的肽鏈仍然是完整的。 氨肽酶法： 氨肽酶是一類肽鏈外切酶或叫外肽酶， 能從多肽鏈的 N 端逐個地向里切。 根據不同的反應時間測出酶水解釋放的氨基酸種類和數量， 按反應時間和殘基釋放量作動力 學曲線，就能知道該蛋白質的 N 端殘基序列。 （2）

6、C末端測定法：常采用肼解法、還原法、羧肽酶法。 肼解法：蛋白質或多肽與無水肼加熱發生肼解，反應中除 C 端氨基酸以游離形式存 在外，其他氨基酸都轉變為相應的氨基酸酰肼化物。 還原法： 肽鏈 C 端氨基酸可用硼氫化鋰還原成相應的 氨基醇。 肽鏈完全水解后， 代表原來 C末端氨基酸的 氨基醇，可用層析法加以鑒別。 羧肽酶法：是一類肽鏈外切酶，專一的從肽鏈的 C末端開始逐個降解，釋放出游 離的氨基酸。被釋放的氨基酸數目與種類隨反應時間的而變化。根據釋放的氨基酸量（摩爾 數）與反應時間的關系，便可以知道該肽鏈的 C末端氨基酸序列。 2測得一種血紅蛋白含鐵 0.426%，計算其最低相對分子質量。一種純酶

7、按質量計算含 亮氨酸 1.65%和異亮氨酸 2.48%，問其最低相對分子質量是多少？ 解答： （1）血紅蛋白：（最低相對分子質量2 ） 酶 鐵的相對原子質量 55.8 ×100 ×100 = 13 100 鐵的百分含量 0.426因為亮氨酸和異亮氨酸的相對分子質量相等，所以亮氨酸和異亮氨酸的殘基數之比為： 1.65%:2.48%=2:3，因此，該酶分子中至少含有 2 個亮氨酸，3 個異亮氨酸。 2 ×131.11×100M r ( 最低) = 15900 1.65 3 × 131.11× 100 M r ( 最低) = 15900 2

8、.483指出下面 pH 條件下，各蛋白質在電場中向哪個方向移動，即正極，負極，還是保 持原點？ （1）胃蛋白酶（pI 1.0） ，在 pH 5.0； （2）血清清蛋白（pI 4.9） ，在 pH 6.0； （3）-脂蛋白（pI 5.8） ，在 pH 5.0 和 pH 9.0； 解答：（1）胃蛋白酶 pI 1.0環境 pH 5.0，帶負電荷，向正極移動； （2）血清清蛋白 pI 4.9環境 pH 6.0，帶負電荷，向正極移動； （3）-脂蛋白 pI 5.8環境 pH 5.0，帶正電荷，向負極移動； -脂蛋白 pI 5.8環境 pH 9.0，帶負電荷，向正極移動。 4何謂蛋白質的變性與沉淀？二者在

9、本質上有何區別？ 解答：蛋白質變性的概念：天然蛋白質受物理或化學因素的影響后，使其失去原有的 生物活性，并伴隨著物理化學性質的改變，這種作用稱為蛋白質的變性。 變性的本質：分子中各種次級鍵斷裂，使其空間構象從緊密有序的狀態變成松散無序 的狀態，一級結構不破壞。 蛋白質變性后的表現：生物學活性消失； 理化性質改變：溶解度下降，黏度增 加，紫外吸收增加，側鏈反應增強，對酶的作用敏感，易被水解。 蛋白質由于帶有電荷和水膜，因此在水溶液中形成穩定的膠體。如果在蛋白質溶液中 加入適當的試劑， 破壞了蛋白質的水膜或中和了蛋白質的電荷， 則蛋白質膠體溶液就不穩定 而出現沉淀現象。沉淀機理：破壞蛋白質的水化膜

10、，中和表面的凈電荷。 蛋白質的沉淀可以分為兩類： （1）可逆的沉淀：蛋白質的結構未發生顯著的變化，除去引起沉淀的因素，蛋白質仍 能溶于原來的溶劑中，并保持天然性質。如鹽析或低溫下的乙醇（或丙酮）短時間作用蛋白 質。 （2）不可逆沉淀：蛋白質分子內部結構發生重大改變，蛋白質變性而沉淀，不再能溶 于原溶劑。如加熱引起蛋白質沉淀，與重金屬或某些酸類的反應都屬于此類。 蛋白質變性后，有時由于維持溶液穩定的條件仍然存在，并不析出。因此變性蛋白質 并不一定都表現為沉淀，而沉淀的蛋白質也未必都已經變性。5下列試劑和酶常用于蛋白質化學的研究中：CNBr，異硫氰酸苯酯，丹磺酰氯，脲， 6mol/L HCl -巰

11、基乙醇，水合茚三酮，過甲酸，胰蛋白酶，胰凝乳蛋白酶，其中哪一個最 適合完成以下各項任務？ （1）測定小肽的氨基酸序列。 （2）鑒定肽的氨基末端殘基。 （3）不含二硫鍵的蛋白質的可逆變性。若有二硫鍵存在時還需加什么試劑？ （4）在芳香族氨基酸殘基羧基側水解肽鍵。 （5）在甲硫氨酸殘基羧基側水解肽鍵。 （6）在賴氨酸和精氨酸殘基側水解肽鍵。 解答： （1）異硫氰酸苯酯； （2）丹黃酰氯； （3）脲； -巰基乙醇還原二硫鍵； （4）胰 凝乳蛋白酶； （5）CNBr； （6）胰蛋白酶。 6由下列信息求八肽的序列。 （1）酸水解得 Ala，Arg，Leu，Met，Phe，Thr，2Val。 （2）San

12、ger 試劑處理得 DNP-Ala。 （3）胰蛋白酶處理得 Ala，Arg，Thr 和 Leu，Met，Phe，2Val。當以 Sanger 試劑處 理時分別得到 DNP-Ala 和 DNP-Val。 （4）溴化氰處理得 Ala，Arg，高絲氨酸內酯，Thr，2Val，和 Leu，Phe，當用 Sanger 試劑處理時，分別得 DNP-Ala 和 DNP-Leu。 解答：由（2）推出 N 末端為 Ala；由（3）推出 Val 位于 N 端第四，Arg 為第三，而 Thr 為第二；溴化氰裂解，得出 N 端第六位是 Met，由于第七位是 Leu，所以 Phe 為第八； 由（4） ，第五為 Val。

13、所以八肽為：Ala-Thr-Arg-Val-Val-Met-Leu-Phe。 7一個 螺旋片段含有 180 個氨基酸殘基，該片段中有多少圈螺旋？計算該 -螺旋片 段的軸長。 解答：180/3.6=50 圈，50×0.54=27nm，該片段中含有 50 圈螺旋，其軸長為 27nm。 8 一種四肽與 FDNB 反應后， 5.7mol/LHCl 水解得到 DNP-Val 及其他 3 種氨基酸； 用 當這四肽用胰蛋白酶水解時發現兩種碎片段；其中一片用 LiBH4（下標）還原后再進行酸水 解，水解液內有氨基乙醇和一種在濃硫酸條件下能與乙醛酸反應產生紫（紅）色產物的氨基 酸。試問這四肽的一級結構

14、是由哪幾種氨基酸組成的？ 解答： 用 證明 N 端為 Val。 （1）四肽與 FDNB 反應后， 5.7mol/LHCl 水解得到 DNP-Val， （2）LiBH4 還原后再水解，水解液中有氨基乙醇，證明肽的 C 端為 Gly。 （3）水解液中有在濃 H2SO4 條件下能與乙醛酸反應產生紫紅色產物的氨基酸，說明此 氨基酸為 Trp。說明 C 端為 GlyTrp （4）根據胰蛋白酶的專一性，得知 N 端片段為 ValArg（Lys），以（1）（2）（3） 、 、 結果可知道四肽的順序：NValArg（Lys）TrpGlyC。 9概述測定蛋白質一級結構的基本步驟。解答： （1）測定蛋白質中氨基酸

15、組成。 （2）蛋白質的 N 端和 C 端的測定。 （3）應用兩種或兩種以上不同的水解方法將所要測定的蛋白質肽鏈斷裂，各自得到一 系列大小不同的肽段。 （4）分離提純所產生的肽，并測定出它們的序列。 （5）從有重疊結構的各個肽的序列中推斷出蛋白質中全部氨基酸排列順序。 如果蛋白質含有一條以上的肽鏈，則需先拆開成單個肽鏈再按上述原則確定其一級結 構。 如是含二硫鍵的蛋白質， 也必須在測定其氨基酸排列順序前， 拆開二硫鍵， 使肽鏈分開， 并確定二硫鍵的位置。拆開二硫鍵可用過甲酸氧化，使胱氨酸部分氧化成兩個半胱氨磺酸。三 核酸1 電泳分離四種核苷酸時，通常將緩沖液調到什么 pH？此時它們是向哪極移動？

16、移動的快慢順序如何 將四種核苷酸吸附于陰離子交換柱上時， 應將溶液調到什么 pH？ 如果用逐漸降低 pH 的洗脫液對陰離子交換樹脂上的四種核苷酸進行洗脫分離，其洗脫 順序如何？為什么？ 解答： 電泳分離 4 種核苷酸時應取 pH3.5 的緩沖液，在該 pH 時，這 4 種單核苷酸 解答 之間所帶負電荷差異較大，它們都向正極移動，但移動的速度不同，依次為： UMP>GMP>AMP>CMP； 應取 pH8.0，這樣可使核苷酸帶較多負電荷，利于吸附于陰離 子交換樹脂柱。雖然 pH 11.4 時核苷酸帶有更多的負電荷，但 pH 過高對分離不利。 當不 考慮樹脂的非極性吸附時，根據核苷

17、酸負電荷的多少來決定洗脫速度，則洗脫順序為 CMP>AMP> GMP > UMP，但實際上核苷酸和聚苯乙烯陰離子交換樹脂之間存在著非極性 吸附， 嘌呤堿基的非極性吸附是嘧啶堿基的 3 倍。 靜電吸附與非極性吸附共同作用的結果使 洗脫順序為：CMP> AMP > UMP >GMP。 2為什么 DNA 不易被堿水解，而 RNA 容易被堿水解 解答：因為 RNA 的核糖上有 2-OH 基，在堿作用下形成 2,3-環磷酸酯，繼續水解產生 解答 2-核苷酸和 3-核苷酸。DNA 的脫氧核糖上無 2-OH 基，不能形成堿水解的中間產物，故對 堿有一定抗性。 3一個雙螺旋

18、 DNA 分子中有一條鏈的成分A = 0.30，G = 0.24， 請推測這一條 鏈上的T和C的情況。 互補鏈的A，G，T和C的情況。 解答： 解答 T + C = 10.300.24 = 0.46； T = 0.30，C = 0.24，A + G = 0.46。 4對雙鏈 DNA 而言， 若一條鏈中(A + G)/(T + C)= 0.7，則互補鏈中和整個 DNA 分 子中(A+G)/(T+C)分別等于多少？ 若一條鏈中(A + T)/(G + C)= 0.7，則互補鏈中和整個 DNA 分子中(A + T)/(G + C)分別等于多少 ？ 解答： 設 DNA 的兩條鏈分別為 和 則： A=

19、T，T= A，G= C，C= G，因 解答 為：(A+ G)/（T+ C）= (T+ C)/（A+ G）= 0.7， 所以互補鏈中（A+ G）/（T+ C） = 1/0.7 =1.43；在整個 DNA 分子中，因為 A = T， G = C，所以，A + G = T + C，（A + G） /（T + C）= 1； 假設同（1），則 A+ T= T+ A，G+ C= C+ G，所以，（A+ T）/ （G+ C） （A+ T）（G+ C） 0.7 ； = / = 在整個 DNA 分子中， + T+ A+ T）（G+C+ （A / G+C）= 2（A+ T）/2（G+C）= 0.7 5T7 噬菌體

20、 DNA(雙鏈 B-DNA)的相對分子質量為 2.5×107，計算 DNA 鏈的長度(設核苷酸對的平均相對分子質量為 640)。 解答：0.34 ×（2.5×107/640）= 1.3 × 104nm = 13m。6如果人體有 1014 個細胞，每個體細胞的 DNA 含量為 6.4 × 109 個堿基對。試計算人 體 DNA 的總長度是多少？是太陽地球之間距離(2.2 × 109 km)的多少倍？已知雙鏈 DNA 每 1000 個核苷酸重 1 ×10-18g，求人體 DNA 的總質量。 解答：每個體細胞的 DNA 的總長度為

21、：6.4 × 109 × 0.34nm = 2.176 × 109 nm = 2.176m， 解答 人體內所有體細胞的 DNA 的總長度為：2.176m×1014 = 2.176×1011km，這個長度與太陽地 球之間距離 （2.2×109 km） 相比為： 2.176 × 1011/2.2 × 109 = 99 倍， 每個核苷酸重 1 × 10-18g/1000 = 10-21g，所以，總 DNA 6.4 × 1023 × 10-21 = 6.4 × 102 = 640g。

22、 7 有一個 X 噬菌體突變體的 DNA 長度是 15m， 而正常 X 噬菌體 DNA 的長度為 17m， 計算突變體 DNA 中丟失掉多少堿基對？ 解答： 解答 （1715）× 103/0.34 = 5.88 × 103bp 8概述超螺旋 DNA 的生物學意義。 解答： 解答 超螺旋 DNA 比松弛型 DNA 更緊密，使 DNA 分子的體積更小，得以包裝 在細胞內； 超螺旋會影響雙螺旋分子的解旋能力,從而影響到 DNA 與其他分子之間的相 互作用； 超螺旋有利于 DNA 的轉錄、復制及表達調控。 9為什么自然界的超螺旋 DNA 多為負超螺旋？ 解答：環狀 DNA 自身雙螺

23、旋的過度旋轉或旋轉不足都會導致超螺旋，這是因為超螺旋 解答 將使分子能夠釋放由于自身旋轉帶來的應力。 雙螺旋過度旋轉導致正超螺旋， 而旋轉不足將 導致負超螺旋。雖然兩種超螺旋都能釋放應力，但是負超螺旋時，如果發生 DNA 解鏈（即氫 鏈斷開，部分雙螺旋分開）就能進一步釋放應力，而 DNA 轉錄和復制需要解鏈。因此自然界 環狀 DNA 采取負超螺旋，這可以通過拓撲異構酶的操作實現。 10真核生物基因組和原核生物基因組各有哪些特點解答： 解答 不同點: 真核生物 DNA 含量高，堿基對總數可達 10，且與組蛋白穩定結合形成染色體，具有多個復制起點。原核生物 DNA 含量低，不含組蛋白，稱為類核體，

24、只有 一個復制起點。 真核生物有多個呈線形的染色體； 原核生物只有一條環形染色體。 真 核生物 DNA 中含有大量重復序列，原核生物細胞中無重復序列。 真核生物中為蛋白質編 碼的大多數基因都含有內含子(有斷裂基因)；原核生物中不含內含子。 真核生物的 RNA 是細胞核內合成的， 它必須運輸穿過核膜到細胞質才能翻譯， 這樣嚴格的空間間隔在原核生 物內是不存在的。 原核生物功能上密切相關的基因相互靠近，形成一個轉錄單位，稱操 縱子，真核生物不存在操縱子。 病毒基因組中普遍存在重疊基因，但近年發現這種情況 在真核生物也不少見。相同點:都是由相同種類的核苷酸構成的的雙螺旋結構，均是遺傳信 息的載體，均

25、含有多個基因。 11如何看待 RNA 功能的多樣性它的核心作用是什么解答：RNA 的功能主要有: 控制蛋白質合成； 作用于 RNA 轉錄后加工與修飾； 解答 參與細胞功能的調節； 生物催化與其他細胞持家功能；遺傳信息的加工；可能是 生物進化時比蛋白質和 DNA 更早出現的生物大分子。 其核心作用是既可以作為信息分子又可 以作為功能分子發揮作用。 12什么是 DNA 變性？DNA 變性后理化性質有何變化？ 解答：DNA 雙鏈轉化成單鏈的過程稱變性。 解答 引起 DNA 變性的因素很多，如高溫、 超聲波、 強酸、強堿、有機溶劑和某些化學試劑（如尿素，酰胺)等都能引起變性。 DNA 變性后的理 化性

26、質變化主要有： 天然 DNA 分子的雙螺旋結構解鏈變成單鏈的無規則線團，生物學活 性喪失； 天然的線型 DNA 分子直徑與長度之比可達 110，其水溶液具有很大的黏度。 變性后，發生了螺旋-線團轉變，黏度顯著降低； 在氯化銫溶液中進行密度梯度離心，變 性后的 DNA 浮力密度大大增加，故沉降系數 S 增加； DNA 變性后，堿基的有序堆積被破 壞，堿基被暴露出來，因此，紫外吸收值明顯增加，產生所謂增色效應。 DNA 分子具旋 光性，旋光方向為右旋。由于 DNA 分子的高度不對稱性，因此旋光性很強，其a = 150。 當 DNA 分子變性時，比旋光值就大大下降。 13哪些因素影響 Tm 值的大小

27、？ 解答：影響 Tm 的因素主要有： G-C 對含量。G-C 對含 3 個氫鍵，A-T 對含 2 個氫鍵， 解答 故 G-C 對相對含量愈高，Tm 亦越高（圖 3-29） 。在 0.15mol/L NaCl,0.015mol/L 檸檬酸鈉溶 液(1×SSC)中，經驗公式為： （G+C）% =（Tm - 69.3）× 2.44。 溶液的離子強度。離子強 度較低的介質中，Tm 較低。在純水中，DNA 在室溫下即可變性。分子生物學研究工作中需核 酸變性時，常采用離子強度較低的溶液。 溶液的 pH。高 pH 下，堿基廣泛去質子而喪失 形成氫鍵的有力，pH 大于 11.3 時，DNA

28、 完全變性。pH 低于 5.0 時，DNA 易脫嘌呤，對單鏈 DNA 進行電泳時，常在凝膠中加入 NaOH 以維持變性關態。 變性劑。甲酰胺、尿素、甲醛 等可破壞氫鍵，妨礙堿堆積，使 Tm 下降。對單鏈 DNA 進行電泳時，常使用上述變性劑。14哪些因素影響 DNA 復性的速度？ 解答：影響復性速度的因素主要有： 復性的溫度，復性時單鏈隨機碰撞，不能形成 解答 堿基配對或只形成局部堿基配對時， 在較高的溫度下兩鏈重又分離， 經過多次試探性碰撞才 能形成正確的互補區。所以，核酸復性時溫度不宜過低，Tm-25是較合適的復性溫度。 單鏈片段的濃度，單鏈片段濃度越高，隨機碰撞的頻率越高，復性速度越快。

29、 單鏈片段 的長度，單鏈片段越大，擴散速度越慢，鏈間錯配的概率也越高。因面復性速度也越慢，即 DNA 的核苷酸對數越多，復性的速度越慢，若以 C0 為單鏈的初始濃度，t 為復性的時間，復 性達一半時的 C0t 值稱 C0t1/2，該數值越小，復性的速度越快。 單鏈片段的復雜度，在片 段大小相似的情況下，片段內重復序列的重復次數越多，或者說復雜度越小，越容易形成互 補區，復性的速度就越快。真核生物 DNA 的重復序列就是復生動力學的研究發現的，DNA 的 復雜度越小，復性速度越快。15概述分子雜交的概念和應用領域。 解答：在退火條件下，不同來源的 DNA 互補區形成雙鏈，或 DNA 單鏈和 RN

30、A 單鏈的互 解答 補區形成 DNA-RNA 雜合雙鏈的過程稱分子雜交。 通常對天然或人工合成的 DNA 或 RNA 片段進 行放射性同位素或熒光標記，做成探針，經雜交后，檢測放射性同位素或熒光物質的位置， 尋找與探針有互補關系的 DNA 或 RNA。直接用探針與菌落或組織細胞中的核酸雜交，因未改 變核酸所在的位置，稱原位雜交技術。將核酸直接點在膜上，再與探針雜交稱點雜交，使用 狹縫點樣器時，稱狹縫印跡雜交。該技術主要用于分析基因拷貝數和轉錄水平的變化，亦可 用于檢測病原微生物和生物制品中的核酸污染狀況。雜交技術較廣泛的應用是將樣品 DNA 切割成大小不等的片段，經凝膠電泳分離后，用雜交技術尋

31、找與探針互補的 DNA 片段。由于 凝膠機械強度差，不適合于雜交過程中較高溫度和較長時間的處理，Southern 提出一種方 法，將電泳分離的 DNA 片段從凝膠轉移到適當的膜（如硝酸纖維素膜或尼龍膜）上，在進行 雜交操作，稱 Southern 印跡法，或 Southern 雜交技術。隨后，Alwine 等提出將電泳分離 后的變性 RNA 吸印到適當的膜上再進行分子雜交的技術，被戲稱為 Northern 印跡法，或 Northern 雜交。分子雜交廣泛用于測定基因拷貝數、基因定位、確定生物的遺傳進化關系 等。Southern 雜交和 Northern 雜交還可用于研究基因變異，基因重排，DNA

32、 多態性分析和 疾病診斷。雜交技術和 PCR 技術的結合，使檢出含量極少的 DNA 成為可能。促進了雜交技術 在分子生物學和醫學領域的廣泛應用。DNA 芯片技術也是以核酸的分子雜交為基礎的。 16概述核酸序列測定的方法和應用領域。 解答：DNA 的序列測定目前多采用 Sanger 提出的鏈終止法，和 Gilbert 提出的化學法。 解答 其中鏈終止法經不斷改進，使用日益廣泛。鏈終止法測序的技術基礎主要有： 用凝膠電 泳分離 DNA 單鏈片段時，小片段移動，大片段移動慢，用適當的方法可分離分子大小僅差一 個核苷酸的 DNA 片段。 用合適的聚合酶可以在試管內合成單鏈 DNA 模板的互補鏈。反應

33、體系中除單鏈模板外， 還應包括合適的引物， 種脫氧核苷三磷酸和若干種適量的無機離子。 4 如果在 4 個試管中分別進行合成反應， 每個試管的反應體系能在一種核苷酸處隨機中斷鏈的 合成，就可以得到 4 套分子大小不等的片段，如新合成的片段序列為-CCATCGTTGA-，在 A 處隨機中斷鏈的合成，可得到-CCA 和-CCATCGTA 兩種片段，在 G 處中斷合成可得到-CCATCG 和-CCATCGTTG 兩種片段。在 C 和 T 處中斷又可以得到相應的 2 套片段。用同位素或熒光物 質標記這 4 套新合成的鏈，在凝膠中置于 4 個泳道中電泳，檢測這 4 套片段的位置，即可直 接讀出核苷酸的序列

34、。 在特定堿基處中斷新鏈合成最有效的辦法，是在上述 4 個試管中按 一定比例分別加入一種相應的 2,3-雙脫氧核苷三磷酸（ddNTP） ，由于 ddNTP 的 3位無-OH， 不可能形成磷酸二酯鍵，故合成自然中斷。如上述在 A 處中斷的試管內，既有 dATP，又有 少量的 ddATP，新合成的-CCA 鏈中的 A 如果是 ddAMP,則鏈的合成中斷，如果是 dAMP，則鏈 仍可延伸。因此，鏈中有幾個 A，就能得到幾種大小不等的以 A 為末端的片段。如果用放射 性同位素標記新合成的鏈， 4 個試管中新合成的鏈在凝膠的 4 個泳道電泳后， 則 經放射自顯影可檢測帶子的位置，由帶子的位置可以直接讀出

35、核苷酸的序列。采用 T7 測序酶時，一次 可讀出 400 多個核苷酸的序列。 近年采用 4 種射波長不同的熒光物質分別標記 4 種不同的雙 脫氧核苷酸，終止反應后 4 管反應物可在同一泳道電泳，用激光掃描收集電泳信號，經計算 機處理 可將序列直接打印出來。采用毛細管電泳法測序時，這種技術一次可測定 700 個左 右核苷酸的序列，一臺儀器可以有幾十根毛細管同時進行測序，且電泳時間大大縮短，自動 測序技術的進步加快了核酸測序的步伐， 現已完成了包括人類在內的幾十個物種的基因組測 序。 RNA 序列測定最早采用的是類似蛋白質序列測定的片段重疊法，Holley 用此法測定酵 母丙氨酸 tRNA 序列耗

36、時達數年之久。隨后發展了與 DNA 測序類似的直讀法，但仍不如 DNA 測序容易，因此，常將 RNA 反轉錄成互補 DNA（cDNA） ，測定 cDNA 序列后推斷 RNA 的序列， 目前 16S rRNA 1 542 b 的全序列測定，23S rRNA 2 904 b 的全序列測定，噬菌體 MS2 RNA 3 569 b 的全序列測定均已完成。四 糖類的結構與功能1書寫 -D-吡喃葡萄糖，L- (-)葡萄糖， -D- (+)吡喃葡萄糖的結構式，并說明 D、 L；+、-； 、 各符號代表的意義。 解答：書寫單糖的結構常用 D、L；d 或(+)、l 或(-)； 、 表示。D-、L-是人為規 解答

37、 定的單糖的構型。是以 D-、L-甘油醛為參照物,以距醛基最遠的不對稱碳原子為準, 羥基在 左面的為 L 構型, 羥基在右的為 D 構型。單糖由于具有不對稱碳原子,可使平面偏振光的偏 振面發生一定角度的旋轉，這種性質稱為旋光性。其旋轉角度稱為旋光度,偏振面向左旋轉 稱為左旋,向右則稱為右旋。d 或(+)表示單糖的右旋光性,l 或(-)表示單糖的左旋光性。 2寫出下列糖的結構式： -D-葡萄糖-1-磷酸，2-脫氧- -D-呋喃核糖， -D-呋喃 果糖，D-甘油醛-3-磷酸，蔗糖，葡萄糖醛酸。 解答：略。 3已知某雙糖能使本尼地(Benedict)試劑中的 Cu2+氧化成 Cu2O 的磚紅色沉淀,

38、用 -葡 糖糖苷酶可將其水解為兩分子 -D-吡喃葡糖糖,將此雙糖甲基化后再水解將得到 2,3,4,6-四 氧甲基-D-吡喃葡糖糖和 1,2,3,6-四氧甲基-D-吡喃葡糖糖,試寫出此雙糖的名稱和結構式。 蔗糖雙糖能使本尼地(Benedict)試劑中的 Cu2+氧化成 Cu2O 的磚紅色沉淀,說明該雙 解答： 糖具還原性，含有半縮醛羥基。用葡糖苷酶可將其水解為兩分子-D-吡喃葡糖, 說明 該雙糖是由-糖苷鍵構成的。將此雙糖甲基化后再水解將得到 2,3,4,6-四氧甲基-D-吡喃葡 糖糖和 1,2,3,6-四氧甲基-D-吡喃葡糖, 糖基上只有自由羥基才能被甲基化，說明-葡糖(1 4)葡糖構成的為纖

39、維二糖。 4根據下列單糖和單糖衍生物的結構：CH2 OH C HO H H C C C O H OH OHCHO H C OH HO H H C C C H OH OH CHO CHOH C NHCOCH3 HO C H HO HO H C C C H H OH H H HO C C C OH OH HCH2OHCH2OHCH2OHCH2OH(A)(B)(C)(D)(1)寫出其構型(D 或 L)和名稱；(2)指出它們能否還原本尼地試劑；(3) 指出哪些能發生 成苷反應。解答：(1) 構型是以 D-,L-甘油醛為參照物,以距醛基最遠的不對稱碳原子為準, 羥基 解答 在左面的為 L 構型, 羥基在

40、右的為 D 構型。A、B、C 為 D 構型，D 為 L 構型。 (2) B、C、D 均有醛基具還原性，可還原本尼地試劑。A 為酮糖，無還原性。 (3) 單糖的半縮醛上羥基與非糖物質(醇、酚等)的羥基形成的縮醛結構稱為糖苷, B,C,D 均能發生成苷反應。 5透明質酸是細胞基質的主要成分，是一種黏性的多糖,分子量可達 100000，由兩單 糖衍生物的重復單位構成,請指出該重復單位中兩組分的結構名稱和糖苷鍵的結構類型。解答：透明質酸的兩個重復單位是由D葡萄糖醛酸和 N-乙酰氨基葡萄糖通過 解答 -1,3 糖苷鍵連接而成。 6纖維素和淀粉都是由 14 糖苷鍵連接的 D葡萄糖聚合物，相對分子質量也相當

41、， 但它們在物理性質上有很大的不同， 請問是什么結構特點造成它們在物理性質上的如此差別 解釋它們各自性質的生物學優點。 解答：淀粉是葡萄糖聚合物，既有1，4 糖苷鍵，也有1，6 糖苷鍵，為多分支 解答 結構。直鏈淀粉分子的空間構象是卷曲成螺旋形的,每一回轉為 6 個葡萄糖基,淀粉在水溶 液中混懸時就形成這種螺旋圈。支鏈淀粉分子中除有-(1,4)糖苷鍵的糖鏈外,還有 -(1,6)糖苷鍵連接的分支處,每一分支平均約含 2030 個葡萄糖基,各分支也都是卷曲成螺 旋。螺旋構象是碘顯色反應的必要條件。碘分子進入淀粉螺旋圈內，糖游離羥基成為電子 供體，碘分子成為電子受體，形成淀粉碘絡合物，呈現顏色。其顏

42、色與糖鏈的長度有關。 當鏈長小于 6 個葡萄糖基時,不能形成一個螺旋圈,因而不能呈色。當平均長度為 20 個葡萄 糖基時呈紅色,紅糊精、無色糊精也因而得名。大于 60 個葡萄糖基的直鏈淀粉呈藍色。支 鏈淀粉相對分子質量雖大，但分支單位的長度只有 2030 個葡萄糖基,故與碘反應呈紫紅 色。纖維素雖然也是由 D-吡喃葡萄糖基構成，但它是以-(1,4)糖苷鍵連接的一種沒有分 支的線性分子，它不卷曲成螺旋。纖維素分子的鏈與鏈間，能以眾多氫鍵像麻繩樣擰在一 起，構成堅硬的不溶于水的纖維狀高分子（也稱纖維素微晶束），構成植物的細胞壁。人 和哺乳動物體內沒有纖維素酶(cellulase),因此不能將纖維素

43、水解成葡萄糖。雖然纖維素 不能作為人類的營養物,但人類食品中必須含纖維素。因為它可以促進胃腸蠕動、促進消化 和排便。 7說明下列糖所含單糖的種類、糖苷鍵的類型及有無還原性 （1）纖維二糖 （2）麥芽糖（3）龍膽二糖（4）海藻糖（5）蔗糖（6）乳糖解答：（1）纖維二糖含葡萄糖，1，4 糖苷鍵，有還原性。 解答 （2）麥芽糖含葡萄糖，1，4 糖苷鍵，有還原性。 （3）龍 膽二糖含葡萄糖，1，6 糖苷鍵，有還原性。 （4）海藻糖含葡萄糖，1，1 糖苷鍵， 無還原性。 （5）蔗糖含葡萄糖和果糖，1，2 糖苷鍵，無還原性。 （6）乳糖含葡萄糖和半乳糖，1，4 糖苷鍵，有還原性。 8人的紅細胞質膜上結合著

44、一個寡糖鏈,對細胞的識別起重要作用。被稱為抗原決定基 團。根據不同的抗原組合,人的血型主要分為 A 型、B 型、AB 型和 O 型 4 類。不同血型的 血液互相混合將發生凝血,危及生命。紅細胞 N Ac Glc 1, 4Gal 1, 2 Fuc 1, 3X 已知 4 種血型的差異僅在 X 位組成成分的不同。請指出不同血型（A 型、B 型、AB 型、 O 型）X 位的糖基名稱。 解答：A 型 X 位是 N-乙酰氨基-D-半乳糖； 解答 B 型 X 位是-D-半乳糖； AB 型 X 位蒹有 A 型和 B 型的糖； O 型 X 位是空的。 9請寫出下列結構式： (1) L巖藻糖 (3) N乙酰氨基D

45、葡萄糖 解答：略。 10隨著分子生物學的飛速發展，生命的奧秘正在逐漸被揭示。大量的研究已表明，各 種錯綜復雜的生命現象的產生和疾病的形成過程均與糖蛋白的糖鏈有關。請閱讀相關資料， 列舉你感興趣的糖的生物學功能。 解答：略。 解答 (2)D半乳糖 (4) N乙酰氨基D半乳糖胺五 脂類化合物和生物膜1簡述脂質的結構特點和生物學作用。 解答：(1)脂質的結構特點：脂質是生物體內一大類不溶于水而易溶于非極性有機溶劑的 有機化合物， 大多數脂質的化學本質是脂肪酸和醇形成的酯及其衍生物。 脂肪酸多為 4 碳以 上的長鏈一元羧酸，醇成分包括甘油、鞘氨醇、高級一元醇和固醇。脂質的元素組成主要為 碳、氫、氧，此

46、外還有氮、磷、硫等。 (2)脂質的生物學作用：脂質具有許多重要的生物功能。脂肪是生物體貯存能量的主要形 式， 脂肪酸是生物體的重要代謝燃料， 生物體表面的脂質有防止機械損傷和防止熱量散發的 作用。磷脂、糖脂、固醇等是構成生物膜的重要物質，它們作為細胞表面的組成成分與細胞 的識別、 物種的特異性以及組織免疫性等有密切的關系。 有些脂質 （如萜類化合物和固醇等） 還具有重要生物活性，具有維生素、激素等生物功能。脂質在生物體中還常以共價鍵或通過 次級鍵與其他生物分子結合形成各種復合物，如糖脂、脂蛋白等重要的生物大分子物質。 2概述脂肪酸的結構和性質。 解答：(1)脂肪酸的結構：脂肪酸分子為一條長的烴

47、鏈（“尾”）和一個末端羧基（“頭”） 解答 組成的羧酸。烴鏈以線性為主，分枝或環狀的為數甚少。根據烴鏈是否飽和，可將脂肪酸分 為飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸。 (2)脂肪酸的性質： 脂肪酸的物理性質取決于脂肪酸烴鏈的長度和不飽和程度。烴鏈越長，非極性越強， 溶解度也就越低。 脂肪酸的熔點也受脂肪酸烴鏈的長度和不飽和程度的影響。_ 脂肪酸中的雙鍵極易被強氧化劑， H2O2、 如 超氧陰離子自由基 O 2 ） 羥自由基 OH） （ 、 （·等所氧化， 因此含不飽和脂肪酸豐富的生物膜容易發生脂質過氧化作用， 從而繼發引起膜蛋 白氧化，嚴重影響膜的結構和功能。 脂肪酸鹽屬于極性脂質，具有親水基（

48、電離的羧基）和疏水基（長的烴鏈），是典型 的兩親性化合物，屬于離子型去污劑。 必需脂肪酸中的亞油酸和亞麻酸可直接從植物食物中獲得，花生四烯酸則可由亞油酸 在體內轉變而來。它們是前列腺素、血栓噁烷和白三烯等生物活性物質的前體。 3概述磷脂、糖脂和固醇類的結構、性質和生物學作用解答： 解答 . 磷脂包括甘油磷脂和鞘磷脂兩類，它們主要參與細胞膜系統的組成，少量存在于其 他部位。 (1)甘油磷脂的結構：甘油磷脂是由 sn-甘油-3-磷酸衍生而來，分子中甘油的兩個醇羥基 與脂肪酸成酯，第三個醇羥基與磷酸成酯或磷酸再與其他含羥基的物質(如膽堿、乙醇胺、 絲氨酸等醇類衍生物)結合成酯。 (2)甘油磷脂的理化

49、性質： 物理性質：甘油磷脂脂雙分子層結構在水中處于熱力學的穩定狀態，構成生物膜的結 構基本特征之一 化學性質：a. 水解作用：在弱堿溶液中，甘油磷脂水解產生脂肪酸的金屬鹽。如果用 強堿水解，甘油磷脂水解生成脂肪酸鹽、醇（XOH）和磷酸甘油。b. 氧化作用：與三酰 甘油相似， 甘油磷脂中所含的不飽和脂肪酸在空氣中能被氧化生成過氧化物， 最終形成黑色 過氧化物的聚合物。c. 酶解作用：甘油磷脂可被各種磷脂酶（PLA）專一水解。 (3)鞘磷脂即鞘氨醇磷脂，在高等動物的腦髓鞘和紅細胞膜中特別豐富，也存在于許多植 物種子中。鞘磷脂由鞘氨醇、脂肪酸和磷脂酰膽堿（少數磷脂酰乙醇胺）組成。 . 糖脂是指糖基通

50、過其半縮醛羥基以糖苷鍵與脂質連接的化合物。 糖脂可分為鞘糖脂、 甘油糖脂以及由固醇衍生的糖脂，其中鞘糖脂和甘油糖脂是膜脂的主要成分。 (1)鞘糖脂是神經酰胺的 1 位羥基被糖基化形成的糖苷化合物。依據糖基是否含有唾液 酸或硫酸基成分，鞘糖脂又可分為中性鞘糖脂和酸性鞘糖脂。 中性鞘糖脂：又稱腦苷脂，是由神經酰胺的 C1 上的羥基與一單糖分子（半乳糖、葡 萄糖等）以糖苷鍵結合而成，不含唾液酸成分。中性鞘糖脂一般為白色粉狀物，不溶于水、 乙醚，溶于熱乙醇、熱丙酮、吡啶及苯等，性質穩定，不被皂化。它們不僅是血型抗原，而 且與組織和器官的特異性，細胞之間的識別有關。 酸性鞘糖脂：糖基部分含有唾液酸或硫酸

51、基的鞘糖脂稱為酸性鞘糖脂。糖基部分含有 唾液酸的鞘糖脂常稱神經節苷脂， 是最復雜的一類甘油鞘脂， 由神經酰胺與結構復雜的寡糖 結合而成，是大腦灰質細胞膜的組分之一，也存在于脾、腎及其他器官中。 (2)甘油糖脂是糖基二酰甘油， 它是二酰甘油分子 sn-3 位上的羥基與糖基以糖苷鍵連接 而成。 甘油糖脂主要存在于植物和微生物中。 植物的葉綠體和微生物的質膜含有大量的甘油 糖脂。它可能在神經髓鞘形成中起作用。 . 固醇類也稱甾類，所有固醇類化合物都是以環戊烷多氫菲為核心結構，因羥基的 構型不同，可有 及 兩型。 膽固醇(也稱膽甾醇)是一種重要的甾醇類物質，一種環戊烷多氫菲的衍生物。是動物 組織中含量

52、最豐富的固醇類化合物，有游離型和酯型兩種形式。存在于一切動物細胞中，以 腦、神經組織及腎上腺中含量特別豐富，其次為肝、腎、脾和皮膚及脂肪組織。4生物膜由哪些脂質化合物組成的？各有何理化性質？ 解答：組成生物膜的脂質主要包括磷脂、固醇及糖脂。 解答 （1）磷脂： 甘油磷脂，是生物膜的主要成分。是由 sn-甘油-3-磷酸分子中甘油的兩個醇羥基與脂 肪酸成酯，第三個醇羥基與磷酸成酯或磷酸再與其他含羥基的物質(如膽堿、乙醇胺、絲氨 酸等醇類衍生物)結合成酯。 物理性質：純的甘油磷脂是白色蠟狀固體，大多溶于含少量水的非極性溶劑中。用氯仿 甲醇混合溶劑很容易將甘油磷脂從組織中提取出來。 這類化合物又稱為兩

53、性脂質或稱極性 脂質，具有極性頭和非極性尾兩個部分。 化學性質： a.水解作用： 在弱堿溶液中， 甘油磷脂水解產生脂肪酸的金屬鹽。 強堿水解， 生成脂肪酸鹽、醇（XOH）和磷酸甘油。b.氧化作用：甘油磷脂中所含的不飽和脂肪酸 在空氣中能被氧化生成過氧化物，最終形成黑色過氧化物的聚合物。c.酶解作用：甘油磷 脂可被各種磷脂酶（PLA）專一水解。 鞘磷脂（SM） ：鞘磷脂由鞘氨醇、脂肪酸和磷脂酰膽堿（少數為磷脂酰乙醇胺）組成。 鞘磷脂為白色晶體，性質穩定，不溶于丙酮和乙醚，而溶于熱乙醇中，具兩性解離性質。 （2）固醇：高等植物的固醇主要為谷甾醇和豆甾醇。動物細胞膜的固醇最多的是膽固 醇。 膽固醇分

54、子的一端有一極性頭部基團羥基因而親水， 分子的另一端具有羥鏈及固醇的環 狀結構而疏水。因此固醇與磷脂類化合物相似也屬于兩性分子。 物理性質：膽固醇為白色斜方晶體，無味、無臭，熔點為 148.5，高度真空條件下能 被蒸餾。膽固醇不溶于水，易溶于乙醚、氯仿、苯、丙酮、熱乙醇、醋酸乙酯及膽汁酸鹽溶 液中。介電常數高，不導電。 化學性質：膽固醇 C3 上的羥基易與高級脂肪酸(如軟脂酸、硬脂酸及油酸等)結合形成 膽固醇酯。 膽固醇的雙鍵可與氫、 溴、 碘等發生加成反應。 膽固醇可被氧化成一系列衍生物。 膽固醇易與毛地黃糖苷結合而沉淀， 這一特性可以用于膽固醇的定量測定。 膽固醇的氯仿溶 液與醋酸酐和濃硫

55、酸反應，產生藍綠色(LiebermannBurchard 反應)。 （3）糖脂：是指糖基通過其半縮醛羥基以糖苷鍵與脂質連接的化合物。鞘糖脂和甘油 糖脂是膜脂的主要成分。 鞘糖脂： 依據糖基是否含有唾液酸或硫酸基成分， 鞘糖脂又可分為中性鞘糖脂和酸性 鞘糖脂。中性鞘糖脂，是非極性的。鞘糖脂的疏水尾部伸入膜的脂雙層，極性糖基露在細胞 表面，它們不僅是血型抗原，而且與組織和器官的特異性，細胞之間的識別有關。中性鞘糖 脂一般為白色粉狀物，不溶于水、乙醚溶于熱乙醇、熱丙酮、吡啶及苯等，性質穩定，不 被皂化。酸性鞘糖脂，糖基部分含有唾液酸或硫酸基的鞘糖脂。糖基部分含有唾液酸的鞘糖 脂常稱神經節苷脂，不溶于

56、乙醚、丙酮，微溶于乙醇，易溶于氯仿和乙醇的混合液。 甘油糖脂：是糖基二酰甘油，它是二酰甘油分子 sn-3 位上的羥基與糖基以糖苷鍵連接而成。 甘油糖脂主要存在于植物和微生物中。 植物的葉綠體和微生物的質膜含有大量的甘 油糖脂。在哺乳動物組織中也檢測出了半乳糖基甘油酯，可能在神經髓鞘形成中起作用。 5何為必需脂肪酸？哺乳動物體內所需的必需脂肪酸都有哪些？ 解答：哺乳動物體內能夠自身合成飽和及單不飽和脂肪酸，但不能合成機體必需的亞油 解答 酸、亞麻酸和花生四烯酸等多不飽和脂肪酸。我們將這些機體生長必需的而自身不能合成， 必須由膳食提供的脂肪酸稱為必需脂肪酸。 6何為生物膜？主要組成是什么？各有何作

57、用？ 解答：任何細胞都以一層薄膜將其內容物與環境分開，這層薄膜稱為細胞的質膜。此外 解答 大多數細胞中還有許多內膜系統， 它們組成具有各種特定功能的亞細胞結構和細胞器如細胞 核、線粒體、內質網、溶酶體、高爾基體、過氧化酶體等，在植物細胞中還有葉綠體。所有 這些膜雖然組分和功能不同，但在電鏡下卻表現出大體相同的形態、厚度 69nm 的 3 片層 結構。這樣細胞的外周膜和內膜系統稱為“生物膜” 。 （1） 膜脂：其中磷脂、糖脂、固醇等脂質物質都屬于兩性分子。當磷脂分散于水相時， 分子的疏水尾部傾向于聚集在一起，避開水相，而親水頭部暴露在水相，形成具有雙分子層 結構的封閉囊泡，通稱為脂質體。脂質體的

58、形成將細胞內外環境分開。膜脂不但是構成生物 膜的重要物質。而且與細胞識別、種的特異性、組織免疫性等有密切的關系。 （2） 膜蛋白：對物質代謝（酶蛋白） 、物質傳送、細胞運動、信息的接受與傳遞、支持 與保護均有重要意義。7一些藥物必須在進入活細胞后才能發揮藥效，但它們中大多是帶電荷或有極性的， 因此不能靠被動擴散跨膜。 人們發現利用脂質體運輸某些藥物進入細胞是很有效的辦法， 試 解釋脂質體是如何發揮作用的。 解答：脂質體是脂雙層膜組成的封閉的、內部有空間的囊泡。離子和極性水溶性分子（包括 解答 許多藥物）被包裹在脂質體的水溶性的內部空間，負載有藥物的脂質體可以通過血液運輸， 然后與細胞的質膜相融合將藥物釋放入細胞內部。六 酶1作為生物催化劑，酶最重要的特點是什么？ 解答：作為生物催化劑，酶最重要的特點是具有很高的催化效率以及高度專一性。 2酶分為哪幾大類？每一大類酶催化的化學反應的特點是什么？請指出以下幾種酶分 別屬于哪一大